(完整版)第2章水声换能器
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第二章声学测量换能器
瞬时电压与所引起的瞬时电流 的复数比。换能器电阻抗的倒
数称为换能器的电导纳。
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动态范围 水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差
水听器的过载声压级
引起水听器过载的作用声压级 水听器的等效噪声压
水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压
等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的
声压级就是水听器的等效噪声声压级
back
(3)GB/T4128-1995
指向性 自由场灵 敏度频率 响应
灵敏度
一、二级标准水听器声学 性能指标要求
灵敏度校准 及其准确度
稳定性 动态范围
back
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
• 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听 器（以下同）：
灵敏度校准及其准确度
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行 校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应 优于±0.7dB。
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进行 校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度应 优于±1.5dB。
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（2）参数
灵敏度
指向性
频率响应
有效频 率范围
输出 阻抗
动态 范围
back
传声器的灵敏度：
*声场灵敏度
—平面自由声场灵敏度
—扩散声场灵敏度
*声压灵敏度
传声器平面自由声场灵敏度 是指在给定频率的正弦声波 激励下，传声器的开路输出 电压与传声器放入声场以前 传声器中心位置上平面自由 声场声压之比
数称为换能器的电导纳。
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动态范围 水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差
水听器的过载声压级
引起水听器过载的作用声压级 水听器的等效噪声压
水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压
等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的
声压级就是水听器的等效噪声声压级
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(3)GB/T4128-1995
指向性 自由场灵 敏度频率 响应
灵敏度
一、二级标准水听器声学 性能指标要求
灵敏度校准 及其准确度
稳定性 动态范围
back
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
• 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听 器（以下同）：
灵敏度校准及其准确度
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行 校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应 优于±0.7dB。
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进行 校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度应 优于±1.5dB。
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（2）参数
灵敏度
指向性
频率响应
有效频 率范围
输出 阻抗
动态 范围
back
传声器的灵敏度：
*声场灵敏度
—平面自由声场灵敏度
—扩散声场灵敏度
*声压灵敏度
传声器平面自由声场灵敏度 是指在给定频率的正弦声波 激励下，传声器的开路输出 电压与传声器放入声场以前 传声器中心位置上平面自由 声场声压之比
第二章 声学测量换能器 - 哈尔滨工程大学水声工程学院声学
自由声场灵敏度在消声室采用互易法校准，声压灵敏 度在耦合腔中采用互易法校准。
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传声器的指向性：传声器的灵敏度随声波入射方向而
变化的特性。传声器的指向性常用指向性图、指向性 指数和指向性频率响应来表示。 ●传声器指向性图：在某一频率下的灵敏度随声波入射 角的变化，用极坐标表示所得的曲线。 ●传声器的指向性因数：传声器某一频率的正向自由场 灵敏度的平方与其同频率的扩散场灵敏度平方之比。 用对数表示则为传声器的指向性指数 。
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输入电功率、发射声功率和电声效率
输入电功率是其功率源吸收的有用功率。 发射声功率是其在单位时间内向介质声场发射出的 有效声能量。 电声效率 是其输出声功率与输入总电功率的比值。 换 能器的电声效率实际上也等于其机电 效率与机声效率的乘积。
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二、测量用电声换能器
• 传声器 • 扬声器
动圈式传声器：
以悬浮于磁路系统中 的音圈切割磁力线而 产生电压输出。它的 结构牢固，性能稳定， 电声性能良好，能承 受强音而不失真，价 格较便宜，是一种耐 用的传声器，广泛应 用于一般音响系统。
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静电式传声器
●电容传声器：以振膜与后极板间的电
容量变化通过前置放大器变换为输出电压。 它能提供非常高的音响质量，频率响应宽 而平坦，是高性能传声器，但这种传声器 制造工艺复杂，价格高，需外加60～200V 的极化电压源，一般在专业领域使用较多。
eOC MP , 单位 V Pa P
水听器在平面自由声场中输出 端的开路电压与声场中放入水 听器之前存在于水听器声中心 位置处自由场声压的比值
• 水听器声压灵敏度：
eOC MP , 单位 V Pa Pp
水听器输出端的开路电压 与作用于水听器接收面上 的实际声压的比值
测量用水声换能器
水听器的过载声压级
引起水听器过载的作用声压级。 水听器的等效噪声压级 水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开 路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压 时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏 度或自由场低频灵敏度。 • 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范 围的压电型标准水听器（以下同）： • 一级： 不低于-205dB(0dB re 1v /μPa) • 二级： 不低于-210dB（0dB re1v/μPa）
①发射换能器发送响应：
• 发送电压响应 • 发送电流响应
• 发送功率响应
发射换能器在某指定方向上 的自由场远场中离其声中心 某参考距离处的声压和该参 考距离的乘积与加到输入电 端的电压的比值。
②发射换能器的指向性
发射指向性图是表示它在自 由场中辐射声波时，在其远场中
声能空间分布的图象。
发射指向性因数和发射指向性指数
表示水听器在 远场平面波作 用下，所产生 的开路输出电 压随入射方向 变化的曲线图。
指向性响应图参数
00
2 10 dB
· 波束宽度
2 3dB
2 3dB
2 6dB
2 10 dB
90
0
20 dB
2700
· 旁瓣级
10 dB
-3dB
0 dB
1800
指向性指数 DI 和指向性因数
灵敏度校准及其准确度
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行 校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应 优于±0.7dB。
第二章水声换能器及水声测量
(2) 参数 ①水听器接收灵敏度 ②水听器的指向性 ③水听器的电阻抗 ④动态范围
①水听器接收灵敏度
• 水听器自由场电压灵敏度：
水听器在平面自由声场中输出端的开路电 压与声场中放入水听器之前存在于水听器 声中心位置处自由场声压的比值。
MP
=
eOC Pf
,单位V
μPa
·水听器声压灵敏度：
水听器输出端的开路电压与作用于水听 器接收面上的实际声压的比值。
连接前置放大器。
（4）国内外典型水听器介绍
• ①国内： • ●RHS、RHC和RHA系列 • ②国外： • ●8100系列
（5）使用与维护：
①合理选择水听器. ②标准水听器每年应经计量部门检定一次。 ③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。
④注意存放环境。 ⑤用完后妥善保管 ⑥水听器的压电元件电容值不可低于水听器连接电缆本身 的电容值。所以选用低分布电容电缆。
稳定性
• 时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
• 温度稳定性：
• 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
（1）电串漏信号：
电或电磁的信号，经非声学途径传播，是发射 与接收系统直接 电耦合所至，可能是接地线不 妥当或水听器屏蔽不好。
（2）直达信号：
经声传播时间延迟后到达，由于电子设备和换 能器滤波特性，致使直达脉冲信号形状产生畸变。
（3）反射信号：
由于各种反射途径均比直达声程远，因此各种 反射波均在直达声后面出现。
(完整版)水声换能器的基础知识
水声换能器基础知识地球表面积的71%是海洋，海洋里蕴藏着丰富的生物和矿物质资源，是人类今后生存和发展的第二个空间。
而声纳这一水下探测设备则是人类开发海洋的重要帮手，更是海军和民用航海事业不可缺少的组成部分。
声纳设备的功能，就是收听水下有用信号并把它转变为电信号以供视听；或者自身产生一个电信号再转变为声信号在水介质中传播，遇到目标后反射回来再进行接收，转变为电信号供收听或观察，由此来判断被测物体的方位和距离。
在这个水下电声信号的转换过程中，关键设备就是水声换能器或是换能器阵。
1. 水声换能器的应用目前，水声换能器已经普遍地应用到工业、农业、国防、交通和医疗等许多领域。
这里仅介绍几种在水下探测方面的应用：（1）在测深方面的应用：为保证航行安全，无论是军舰或是民船都要安装测深声纳；专门的航道检测船只都配备精度高、功能齐全的测深仪。
根据测深深度的不同，测深换能器的频率和功率也相差甚远。
以频率范围在10kHz~200kHz的较多，功率从数瓦到数十千瓦不等，其中，高频小功率用于内河或浅海，低频大功率用于远洋、大深度。
对这类换能器的要求是波束稳定、主波束尖锐。
（2）在定位和测距方面的应用：测量航船对地的航行速度，大多采用多普勒声纳，利用四个性能相同的换能器分别排列与龙骨相垂直的左右舷方向上。
一般工作频率在100kHz~500kHz。
（3）在海洋考察和海底地层勘探方面的应用：海底地质调查主要采用低频大孔径声纳。
拖曳式声纳是当今装在活动载体上最大尺寸的声学基阵，作用距离也最远。
水中成像方面，通常采用高频旁视声纳，在船底左右舷对称地沿龙骨平行方向装两个直线基阵，各自向海底发射扇形指向性声束，然后接收来自海底的反射波，由于海底凹凸不平反射波强度有别，在显示图像上就会出现亮度不同的图像，因为工作频率较高，声信号衰减较快，作用距离不远，现在试验的频率范围为数十千赫到500千赫。
2. 水声换能器的分类换能器按照不同的机电能量转换原理可以分为电动式、电磁式、磁致伸缩式、静电式、压电式和电致伸缩式等。
(完整版)水声换能器的基础知识
水声换能器基础知识地球表面积的71%是海洋，海洋里蕴藏着丰富的生物和矿物质资源，是人类今后生存和发展的第二个空间。
而声纳这一水下探测设备则是人类开发海洋的重要帮手，更是海军和民用航海事业不可缺少的组成部分。
声纳设备的功能，就是收听水下有用信号并把它转变为电信号以供视听；或者自身产生一个电信号再转变为声信号在水介质中传播，遇到目标后反射回来再进行接收，转变为电信号供收听或观察，由此来判断被测物体的方位和距离。
在这个水下电声信号的转换过程中，关键设备就是水声换能器或是换能器阵。
1. 水声换能器的应用目前，水声换能器已经普遍地应用到工业、农业、国防、交通和医疗等许多领域。
这里仅介绍几种在水下探测方面的应用：（1）在测深方面的应用：为保证航行安全，无论是军舰或是民船都要安装测深声纳；专门的航道检测船只都配备精度高、功能齐全的测深仪。
根据测深深度的不同，测深换能器的频率和功率也相差甚远。
以频率范围在10kHz~200kHz的较多，功率从数瓦到数十千瓦不等，其中，高频小功率用于内河或浅海，低频大功率用于远洋、大深度。
对这类换能器的要求是波束稳定、主波束尖锐。
（2）在定位和测距方面的应用：测量航船对地的航行速度，大多采用多普勒声纳，利用四个性能相同的换能器分别排列与龙骨相垂直的左右舷方向上。
一般工作频率在100kHz~500kHz。
（3）在海洋考察和海底地层勘探方面的应用：海底地质调查主要采用低频大孔径声纳。
拖曳式声纳是当今装在活动载体上最大尺寸的声学基阵，作用距离也最远。
水中成像方面，通常采用高频旁视声纳，在船底左右舷对称地沿龙骨平行方向装两个直线基阵，各自向海底发射扇形指向性声束，然后接收来自海底的反射波，由于海底凹凸不平反射波强度有别，在显示图像上就会出现亮度不同的图像，因为工作频率较高，声信号衰减较快，作用距离不远，现在试验的频率范围为数十千赫到500千赫。
2. 水声换能器的分类换能器按照不同的机电能量转换原理可以分为电动式、电磁式、磁致伸缩式、静电式、压电式和电致伸缩式等。
第二章 声学测量换能器 - 哈尔滨工程大学水声工程学院声学
声压级就是水听器的等效噪声声压级
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(3)GB/T4128-1995
指向性 自由场灵 敏度频率 响应
灵敏度
一、二级标准水听器声学 性能指标要求
灵敏度校准 及其准确度
稳定性 动态范围
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灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
• 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听 器（以下同）：
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。在 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
其他技术要求
机械性能要求：
•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。
•水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。 •水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。
back
输入电功率、发射声功率和电声效率
输入电功率是其功率源吸收的有用功率。 发射声功率是其在单位时间内向介质声场发射出的 有效声能量。 电声效率 是其输出声功率与输入总电功率的比值。 换 能器的电声效率实际上也等于其机电 效率与机声效率的乘积。
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二、测量用电声换能器
• 传声器 • 扬声器
瞬时电压与所引起的瞬时电流 的复数比。换能器电阻抗的倒
数称为换能器的电导纳。
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动态范围 水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差
水听器的过载声压级
引起水听器过载的作用声压级 水听器的等效噪声压
水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压
等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的
（1）分级： 标准声源与测量用声源两级。 （2）参数： ① 发射换能器发送响应 ② 输入电功率、发射声功率和电声效率 ③ 指向性、阻抗
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(3)GB/T4128-1995
指向性 自由场灵 敏度频率 响应
灵敏度
一、二级标准水听器声学 性能指标要求
灵敏度校准 及其准确度
稳定性 动态范围
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灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
• 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听 器（以下同）：
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。在 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
其他技术要求
机械性能要求：
•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。
•水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。 •水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。
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输入电功率、发射声功率和电声效率
输入电功率是其功率源吸收的有用功率。 发射声功率是其在单位时间内向介质声场发射出的 有效声能量。 电声效率 是其输出声功率与输入总电功率的比值。 换 能器的电声效率实际上也等于其机电 效率与机声效率的乘积。
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二、测量用电声换能器
• 传声器 • 扬声器
瞬时电压与所引起的瞬时电流 的复数比。换能器电阻抗的倒
数称为换能器的电导纳。
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动态范围 水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差
水听器的过载声压级
引起水听器过载的作用声压级 水听器的等效噪声压
水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压
等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的
（1）分级： 标准声源与测量用声源两级。 （2）参数： ① 发射换能器发送响应 ② 输入电功率、发射声功率和电声效率 ③ 指向性、阻抗
第2章 水声换能器
·指向性响应图
·指向性指数
·指向性因数
水听器的指向性图
表示水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图。
指向性指数DI和指向性因数
对于水听器，其指向性因数代表定向接收器输出端的信噪比比无指向性接收器输出端的信噪比提高的倍数。
③水听器的电阻抗
在某频率下加于换能器电端的瞬时电压与所引起的瞬时电流的复数比。换能器电阻抗的倒数称为换能器的电导纳。
•连接电缆应不少于10m，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一般应连接前置放大器。
（5）使用与维护：
①合理选择水听器.
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。
④注意存放环境，用完后妥善保管。
⑤选用低分布电容电缆。
2.水声发射换能器
（1）分类
同水听器。
④动态范围水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差。
水听器的过载声压级引起水听器过载的作用声压级。
水听器的等效噪声压级
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标
稳定性
时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
温度稳定性：
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
·指向性指数
·指向性因数
水听器的指向性图
表示水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图。
指向性指数DI和指向性因数
对于水听器，其指向性因数代表定向接收器输出端的信噪比比无指向性接收器输出端的信噪比提高的倍数。
③水听器的电阻抗
在某频率下加于换能器电端的瞬时电压与所引起的瞬时电流的复数比。换能器电阻抗的倒数称为换能器的电导纳。
•连接电缆应不少于10m，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一般应连接前置放大器。
（5）使用与维护：
①合理选择水听器.
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。
④注意存放环境，用完后妥善保管。
⑤选用低分布电容电缆。
2.水声发射换能器
（1）分类
同水听器。
④动态范围水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差。
水听器的过载声压级引起水听器过载的作用声压级。
水听器的等效噪声压级
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标
稳定性
时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
温度稳定性：
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
第二章水声换能器及水声测量
二、实验内容与要求： 1、内容
单台演示各测量仪器的功能，并连接成测量系统演 示水声信号。
2、要求教师操作并讲解，学生提问并自己动手操作。
测量设备简介
1-1 B&K2713（功放）
10dB
0dB
10dB
60dB
微 调
增益旋钮 输入端
电源开关 电源开关指示灯
0.1V出监测口 输出量程选择
（1）电串漏信号：
电或电磁的信号，经非声学途径传播，是发射 与接收系统直接 电耦合所至，可能是接地线不 妥当或水听器屏蔽不好。
（2）直达信号：
经声传播时间延迟后到达，由于电子设备和换 能器滤波特性，致使直达脉冲信号形状产生畸变。
（3）反射信号：
由于各种反射途径均比直达声程远，因此各种 反射波均在直达声后面出现。
（2）自由场的建立
（i）天然水域自由场条件：
·水域应有足够的空间，以便从边界反射回来的干扰能
用脉冲声技术、消声边界或长距离传输等方法消除；
·应有很低的噪声环境，以保证测量所需的信噪比； ·在水介质中要避免有可能引起折射和散射的任何因素，
诸如流、温度梯度、海洋生物、气泡和污物等；
• 远场 自由声场中，离声源远处瞬时声压
（3）其它测量条件
（i）远场条件;
（ii）供电要求
在天然水域测量时，供电可由岸上码头供电电网担负， 也可由测量船本身担负，无论选取哪种供电形式，都需要 在测量中采取供电分级管理和节点开关控制的措施，以保 证测量中的正确供电和精密仪器的安全使用。
二、脉冲声技术
1、原理 2、实现方法
1、原理
利用正弦填充矩形脉冲信号或不同于连续单频信 号的短促脉冲信号激励发射换能器，并控制接收系 统使其只在脉冲声信号从发射器直达水听器的那一 段时间内接收和测量，而在此段时间之前到达的脉 冲电信号（如电串漏信号）或此段时间之后到达的 脉冲声信号（如从水面、水底、池壁或支架等反射 的信号）将被接收系统拒绝接收，这样即可将被测 有用信号与不希望的噪声信号在时域上分离开来， 从而形成时间域上的自由场。
单台演示各测量仪器的功能，并连接成测量系统演 示水声信号。
2、要求教师操作并讲解，学生提问并自己动手操作。
测量设备简介
1-1 B&K2713（功放）
10dB
0dB
10dB
60dB
微 调
增益旋钮 输入端
电源开关 电源开关指示灯
0.1V出监测口 输出量程选择
（1）电串漏信号：
电或电磁的信号，经非声学途径传播，是发射 与接收系统直接 电耦合所至，可能是接地线不 妥当或水听器屏蔽不好。
（2）直达信号：
经声传播时间延迟后到达，由于电子设备和换 能器滤波特性，致使直达脉冲信号形状产生畸变。
（3）反射信号：
由于各种反射途径均比直达声程远，因此各种 反射波均在直达声后面出现。
（2）自由场的建立
（i）天然水域自由场条件：
·水域应有足够的空间，以便从边界反射回来的干扰能
用脉冲声技术、消声边界或长距离传输等方法消除；
·应有很低的噪声环境，以保证测量所需的信噪比； ·在水介质中要避免有可能引起折射和散射的任何因素，
诸如流、温度梯度、海洋生物、气泡和污物等；
• 远场 自由声场中，离声源远处瞬时声压
（3）其它测量条件
（i）远场条件;
（ii）供电要求
在天然水域测量时，供电可由岸上码头供电电网担负， 也可由测量船本身担负，无论选取哪种供电形式，都需要 在测量中采取供电分级管理和节点开关控制的措施，以保 证测量中的正确供电和精密仪器的安全使用。
二、脉冲声技术
1、原理 2、实现方法
1、原理
利用正弦填充矩形脉冲信号或不同于连续单频信 号的短促脉冲信号激励发射换能器，并控制接收系 统使其只在脉冲声信号从发射器直达水听器的那一 段时间内接收和测量，而在此段时间之前到达的脉 冲电信号（如电串漏信号）或此段时间之后到达的 脉冲声信号（如从水面、水底、池壁或支架等反射 的信号）将被接收系统拒绝接收，这样即可将被测 有用信号与不希望的噪声信号在时域上分离开来， 从而形成时间域上的自由场。
测量用水声换能器-精品文档
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。 ④注意存放环境，用完后妥善保管。 ⑤选用低分布电容电缆。
2.水声发射换能器
（1）分类
同水听器。
（2）发射器介绍
（3）参数：
① 发射换能器发送响应
② 发射换能器指向性 ③ 发射换能器电阻抗 ④ 输入电功率、发射声功率和电声效率
一、二级标准水听器声学性能指标
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏 度或自由场低频灵敏度。 • 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率 范围的压电型标准水听器（以下同）： • 一级： 不低于-205dB(0dB re 1v /μ Pa) • 二级： 不低于-210dB（0dB re1v/μ Pa）
灵敏度校准及其准确度
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进 行校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度 应优于±0.7dB。
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进 行校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度 应优于±1.5dB。
在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声
压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有
效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数 称为发射指向性指数。
输入电功率、发射声功率和电声效率
指向性
一级：
水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300，在 选定方向（或主轴）±50的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。 垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于150，在
测量用水声换能器 水声发射换能器
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
其他技术要求
机械性能要求：
•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。
•水听器的参考声中心位臵及测量方向要有明显标志。
•水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。
动态范偏差应小于±0.2dB。
• 二级： • 在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.5dB。
稳定性
• 时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
• 温度稳定性：
• 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏 度或自由场低频灵敏度。 • 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范 围的压电型标准水听器（以下同）： • 一级： 不低于-205dB(0dB re 1v /μPa) • 二级： 不低于-210dB（0dB re1v/μPa）
指向性
一级：
水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300， 在选定方向（或主轴）±50的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。 垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于150，
在选定方向（或主轴）±20的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。
二级：
在使用的频率范围内，其水平指向性图与理想的全指向性图 的偏差应小于±2dB。
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
第二章 声学测量换能器 - 哈尔滨工程大学水声工程学院声学
●扩散场频率响应：当传声器的扩散场灵敏度与频率之间
的关系，以传声器扩散场灵敏度频率响应曲线来表示
back
有效频率范围：某一传声器它的实际频响曲线与典型频
响曲线相比，偏差在允许的范围内的最大频率间隔。对于
每一类型的传声器，生产厂家都要给出一个典型的频率响
应曲线的范围，并且为了保证其产品一致性，还需要规定 实际频响曲线与典型频响曲线允许的误差。
• ②国外：
• ●8100系列
back
（5）使用与维护：
①合理选择水听器.
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。 ③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。 ④注意存放环境。 ⑤用完后妥善保管
⑥水听器的压电元件电容值不可低于水听器连接电缆本身 的电容值。所以选用低分布电容电缆。
back
2、水声发射换能器
自由声场灵敏度在消声室采用互易法校准，声压灵敏 度在耦合腔中采用互易法校准。
back
传声器的指向性：传声器的灵敏度随声波入射方向而
变化的特性。传声器的指向性常用指向性图、指向性 指数和指向性频率响应来表示。 ●传声器指向性图：在某一频率下的灵敏度随声波入射 角的变化，用极坐标表示所得的曲线。 ●传声器的指向性因数：传声器某一频率的正向自由场 灵敏度的平方与其同频率的扩散场灵敏度平方之比。 用对数表示则为传声器的指向性指数 。
根据其使用材料可分为： a、压电式：压电材料有硫酸锂单晶体、偏 铌酸铅或锆钛酸铅一类的压电陶瓷。最近 又出现复合压电材料聚偏氟乙稀压电薄膜 （PVDF）制作的水听器。 b、动圈式： c、磁致伸缩式： d、光纤式：
(2) 参数：
①水听器接收灵敏度 ②水听器的指向性 ③水声换能器的阻抗 ④动态范围
第二章水声换能器及水声测量
（3）其它测量条件
（i）远场条件;
（ii）供电要求
在天然水域测量时，供电可由岸上码头供电电网担负， 也可由测量船本身担负，无论选取哪种供电形式，都需要 在测量中采取供电分级管理和节点开关控制的措施，以保 证测量中的正确供电和精密仪器的安全使用。
二、脉冲声技术
1、原理 2、实现方法
1、原理
利用正弦填充矩形脉冲信号或不同于连续单频信 号的短促脉冲信号激励发射换能器，并控制接收系 统使其只在脉冲声信号从发射器直达水听器的那一 段时间内接收和测量，而在此段时间之前到达的脉 冲电信号（如电串漏信号）或此段时间之后到达的 脉冲声信号（如从水面、水底、池壁或支架等反射 的信号）将被接收系统拒绝接收，这样即可将被测 有用信号与不希望的噪声信号在时域上分离开来， 从而形成时间域上的自由场。
二、实验内容与要求： 1、内容
单台演示各测量仪器的功能，并连接成测量系统演 示水声信号。
2、要求教师操作并讲解，学生提问并自己动手操作。
测量设备简介
1-1 B&K2713（功放）
10dB
0dB
10dB
60dB
微 调
增益旋钮 输入端
电源开关 电源开关指示灯
0.1V/1V 1KΩ 100V1A
输出端 输出监测口 输出量程选择
引起水听器过载的作用声压级。
水听器的等效噪声压级 水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开 路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压 时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏 度或自由场低频灵敏度。
第二章 声学测量换能器 - 哈尔滨工程大学水声工程学院声学
声压级就是水听器的等效噪声声压级
back
(3)GB/T4128-1995
指向性 自由场灵 敏度频率 响应
灵敏度
一、二级标准水听器声学 性能指标要求
灵敏度校准 及其准确度
稳定性 动态范围
back
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
• 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听 器（以下同）：
back
• 传声器输出阻抗：每只传声器都有一定的内阻抗，从输
出端测得的内阻抗的模就是传声器输出阻抗。一般以频率
为1000Hz的阻抗值为标称值。
• ：传声器的输出阻抗的大小直接决定输出电缆线 的长短。传声器的输出阻抗高，灵敏度也高，但是易受外
界的干扰，其输出电缆不能太长，否则电缆线上感应的外
界干扰在传声器内阻上有较大的电压降，严重的可能导致 传声器无法工作。反之，传声器的输出阻抗低不易受外界 的干扰，允许用长的输出电缆线。
（1）分级： 标准声源与测量用声源两级。 （2）参数： ① 发射换能器发送响应 ② 输入电功率、发射声功率和电声效率 ③ 指向性、阻抗
back
发射换能器发送响应：
分为三类：
• 发送电压响应 • 发送电流响应 • 发送功率响应 发送电压响应：发射 换能器在某频率下、 在指定方向上的远场 中离其声中心某参考 距离处的声压和该参 考距离的乘积与加到 输入电端的电压的比 值。
eOC MP , 单位 V Pa P
水听器在平面自由声场中输出 端的开路电压与声场中放入水 听器之前存在于水听器声中心 位置处自由场声压的比值
• 水听器声压灵敏度：
eOC MP , 单位 V Pa Pp
back
(3)GB/T4128-1995
指向性 自由场灵 敏度频率 响应
灵敏度
一、二级标准水听器声学 性能指标要求
灵敏度校准 及其准确度
稳定性 动态范围
back
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
• 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听 器（以下同）：
back
• 传声器输出阻抗：每只传声器都有一定的内阻抗，从输
出端测得的内阻抗的模就是传声器输出阻抗。一般以频率
为1000Hz的阻抗值为标称值。
• ：传声器的输出阻抗的大小直接决定输出电缆线 的长短。传声器的输出阻抗高，灵敏度也高，但是易受外
界的干扰，其输出电缆不能太长，否则电缆线上感应的外
界干扰在传声器内阻上有较大的电压降，严重的可能导致 传声器无法工作。反之，传声器的输出阻抗低不易受外界 的干扰，允许用长的输出电缆线。
（1）分级： 标准声源与测量用声源两级。 （2）参数： ① 发射换能器发送响应 ② 输入电功率、发射声功率和电声效率 ③ 指向性、阻抗
back
发射换能器发送响应：
分为三类：
• 发送电压响应 • 发送电流响应 • 发送功率响应 发送电压响应：发射 换能器在某频率下、 在指定方向上的远场 中离其声中心某参考 距离处的声压和该参 考距离的乘积与加到 输入电端的电压的比 值。
eOC MP , 单位 V Pa P
水听器在平面自由声场中输出 端的开路电压与声场中放入水 听器之前存在于水听器声中心 位置处自由场声压的比值
• 水听器声压灵敏度：
eOC MP , 单位 V Pa Pp
(完整版)第2章水声换能器
第2章水声换能器1.水听器2.水声发射换能器3.实验1 •水听器（1）分类根据其用途和校准的准确度根据其使用材料根据其用途和校准的准确度分为两级：A.—级标准水听器建立水声声压基准，并通过它传递声学量单位。
绝对法校准。
E.二级标准水听器（测量水听器）用作实验室中一般测试。
比较法校准。
根据其使用材料可分为：a、压电式：b、动圈式（或电动式）c、磁致伸缩式d、光纤式⑵参数①水听器接收灵敏度②水听器的指向性③水听器的电阻抗④动态范怜I①水听器接收灵敏度水听器自由场电压灵敏度：水听器在平面自由声场中输出端的开路电压与声场中放入水听器之前存在于水听器声中心位置处自由场声压的比值。
水听器声压灵敏度：水听器输出端的开路电压与作用于水听器接收面上的实际声压的比值。
②水听器的指向性•指向性响应图・指向性指数・指向性因数表示水听器在远场平面波作用卞，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图。
指向性指数DI和指向性因数对于水听器，其指向性因数代表定向接收器输出端的信噪比比无指向性接收器输出端的信噪比提高的倍数。
r>/ = ioi g^③水听器的电阻抗在某频率卞加于换能器电端的瞬时电压与所引起的瞬时电流的复数比。
换能器电阻抗的倒数称为换能器的电导纳。
④动态范围水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差。
水听器的过载声压级引起水听器过载的作用声压级。
水听器的等效噪声压级(3) GB/T4128-1995一、二级标准水听器声学性能指标灵敏度指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
按照国家标准规定用于lHz~100kHz频率范怜I的压电型标准水听器(以下同)：一级：不低于-205dB(0dB re lv / u Pa)二级：不低于-210dB (OdB relv/uPa)自由场灵敏度频率响应自由场灵敏度频响相对于声压灵敏度在整个使用频率范怜I内，至少有三个十倍频程范闱：一级：其灵敏度的不均匀性小于±1.5dE,在其他频率范围内灵敏度变化不超过-6dE或-lOdBo二级：其灵敏度的不均匀性小于±2dE,在其他频率范闱内灵敏度变化不超过+6dE或-lOdBo 灵敏度校准及其准确度低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行校准，其校准准确度优于土0.5dE；高频段应用国标GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应优于土0.7dE°低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进行校准，其校准准确度优于±1.0dE；高频段应用国标GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度应优于±1.5dE°指向性一级：水平指向性：在最高使用频率下的-3dE波束宽度应人于300,在选定方向(或主轴)土50的范围内灵敏度变化应小于土0.2dBo垂直指向性：在最高使用频率下的-3dE波束宽度应人于150,在选定方向(或主轴) ±20的范围内灵敏度变化应小于土0.2dBo二级：在使用的频率范I制内，其水平指向性图与理想的全指向性图的偏差应小于±2dE。
测量用水声换能器
差应小于±2dB。
动态范围
• 一级： • 在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.2dB。
• 二级： • 在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.5dB。
稳定性
• 时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
• 温度稳定性：
• 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
其他技术要求
机械性能要求：
•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。 •水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。 •水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。
·水听器声压灵敏度：
水听器输出端的开路电压与 作用于水听器接收面上的实 际声压的比值。
②水听器的指向性
·指向性响应图 ·指向性指数 ·指向性因数
水听器的指向性图
表示水听器在 远场平面波作 用下，所产生 的开路输出电 压随入射方向 变化的曲线图。
00
指向性响应图参数
210dB
·波束宽度
23dB
B.二级标准水听器（测量水听器）
用作实验室中一般测试。比较法校准。
根据其使用材料可分为： a、压电式： b、动圈式（或电动式） c、磁致伸缩式 d、光纤式
(2) 参数 ①水听器接收灵敏度 ②水听器的指向性 ③水听器的电阻抗 ④动态范围
①水听器接收灵敏度
• 水听器自由场电压灵敏度：
水听器在平面自由声场中输出端 的开路电压与声场中放入水听器 之前存在于水听器声中心位置处 自由场声压的比值。
动态范围
• 一级： • 在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.2dB。
• 二级： • 在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.5dB。
稳定性
• 时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
• 温度稳定性：
• 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
其他技术要求
机械性能要求：
•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。 •水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。 •水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。
·水听器声压灵敏度：
水听器输出端的开路电压与 作用于水听器接收面上的实 际声压的比值。
②水听器的指向性
·指向性响应图 ·指向性指数 ·指向性因数
水听器的指向性图
表示水听器在 远场平面波作 用下，所产生 的开路输出电 压随入射方向 变化的曲线图。
00
指向性响应图参数
210dB
·波束宽度
23dB
B.二级标准水听器（测量水听器）
用作实验室中一般测试。比较法校准。
根据其使用材料可分为： a、压电式： b、动圈式（或电动式） c、磁致伸缩式 d、光纤式
(2) 参数 ①水听器接收灵敏度 ②水听器的指向性 ③水听器的电阻抗 ④动态范围
①水听器接收灵敏度
• 水听器自由场电压灵敏度：
水听器在平面自由声场中输出端 的开路电压与声场中放入水听器 之前存在于水听器声中心位置处 自由场声压的比值。
第二章 测量用换能器
●压电传声器：利用压电晶体的压电 效应制作。它的输出电平高，价格 低，但稳定性和频率响应不理想， 不适于高质量工作，已趋淘汰。
back
驻极体传声器
利用驻极体材料制作的电容传声器，音质接近电容 式，无需极化电压，阻抗变换用前置放大器使用低 噪声场效应管，由电池供电。这种传声器结构简单， 电声性能好，体积小，耐振动，价格较低，有较广 泛的应用。
第2章 测量换能器
一、水声换能器 二、电声换能器 三、振动传感器
一、水声换能器
1.水听器 2.水声发射换能器 3.实验
1.水听器
（1） 分类 （2） 参数 （3） GB/T4128-1995 （4） 国内外典型水听器介绍 （5） 使用与维护
(1) 分类
·根据其用途和校准的准确度 ·根据其使用材料
稳定性
• 时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
• 温度稳定性：
• 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
MP
eoc Pp
,单位V
Pa
②水听器的指向性
·指向性响应图 ·指向性指数 ·指向性因数
水听器的指向性图
表示远场传来的平面波入射到水听器 接收面上的平均声压随入射方向变化 的曲线图，或者说，它是水听器在远 场平面波作用下，所产生的开路输出 电压随入射方向变化的曲线图。
指向性响应图参数——波束宽度和旁瓣级
其他技术要求
机械性能要求：
back
驻极体传声器
利用驻极体材料制作的电容传声器，音质接近电容 式，无需极化电压，阻抗变换用前置放大器使用低 噪声场效应管，由电池供电。这种传声器结构简单， 电声性能好，体积小，耐振动，价格较低，有较广 泛的应用。
第2章 测量换能器
一、水声换能器 二、电声换能器 三、振动传感器
一、水声换能器
1.水听器 2.水声发射换能器 3.实验
1.水听器
（1） 分类 （2） 参数 （3） GB/T4128-1995 （4） 国内外典型水听器介绍 （5） 使用与维护
(1) 分类
·根据其用途和校准的准确度 ·根据其使用材料
稳定性
• 时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
• 温度稳定性：
• 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
• 静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
MP
eoc Pp
,单位V
Pa
②水听器的指向性
·指向性响应图 ·指向性指数 ·指向性因数
水听器的指向性图
表示远场传来的平面波入射到水听器 接收面上的平均声压随入射方向变化 的曲线图，或者说，它是水听器在远 场平面波作用下，所产生的开路输出 电压随入射方向变化的曲线图。
指向性响应图参数——波束宽度和旁瓣级
其他技术要求
机械性能要求：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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(2)参数①水听器接收灵敏度②水听器的指向性③水听器的电阻抗④动态范围
①水听器接收灵敏度水听器自由场电压灵敏度：
水听器在平面自由声场中输出端的开路电压与声场中放入水听器之前存在于水听器声中心位置处自由场声压的比值。
水听器声压灵敏度：水听器输出端的开路电压与作用于水听器接收面上的实际声压的比值。②水听器的指向性
低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进行校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度应优于±1.5dB。
指向性
一级：水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300，在选定方向（或主轴）±50的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。
其他技术要求
机械性能要求：
•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。
•水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。
•水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。
电学性能要求：
•对于不带前放的水听器，在电缆端测得的绝缘电阻应大于100MΩ（测试电压不小于100V）。
•高阻抗的敏感元件应有电屏蔽。
第2章水声换能器1.水听器2.水声发射换能器3.实验
1.水听器
(1)分类根据其用途和校准的准确度根据其使用材料
根据其用途和校准的准确度分为两级：
A.一级标准水听器建立水声声压基准，并通过它传递声学量单位。绝对法校准。
B.二级标准水听器（测量水听器）用作实验室中一般测试。比较法校准。
根据其使用材料可分为：a、压电式：b、动圈式（或电动式）c、磁致伸缩式d、光纤式
稳定性
时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
温度稳定性：
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
输入电功率是其功率源吸收的有用功率。
发射声功率是其在单位时间内向介质声场发射出的有效声能量。
电声效率是其输出声功率与输入总电功率的比值。
换能器的电声效率实际上也等于其机电效率与机声效率的乘积。
3.实验
目的原理方法数据处理
（1）换能器阻抗特性
（2）换能器阻抗特性曲线测量原理
（3）测量结果及分析
半功率带宽 机械品质因数
灵敏度
指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听器（以下同）：
一级：不低于-205dB(0dB re 1v /μPa)
二级：不低于-210dB（0dB re1v/μPa）
自由场灵敏度频率响应
自由场灵敏度频响相对于声压灵敏度在整个使用频率范围内，至少有三个十倍频程范围：
垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于150，在选定方向（或主轴）±20的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。
二级：
在使用的频率范围内，其水平指向性图与理想的全指向性图的偏差应小于±2dB。
动态范围
一级：
在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.2dB。
二级：
在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.5dB。
•连接电缆应不少于10m，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一般应连接前置放大器。
（5）使用与维护：
①合理选择水听器.
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。
④注意存放环境，用完后妥善保管。
⑤选用低分布电容电缆。
2.水声发射换能器
（1）分类
同水听器。
一级：其灵敏度的不均匀性小于±1.5dB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB。
二级：其灵敏度的不均匀性小于±2dB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB。
灵敏度校准及其准确度
低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应优于±0.7dB。
·指向性响应图
·指向性指数
·指向性因数水听器的指来自性图表示水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图。
指向性指数DI和指向性因数
对于水听器，其指向性因数代表定向接收器输出端的信噪比比无指向性接收器输出端的信噪比提高的倍数。
③水听器的电阻抗
在某频率下加于换能器电端的瞬时电压与所引起的瞬时电流的复数比。换能器电阻抗的倒数称为换能器的电导纳。
发射指向性图是表示它在自由场中辐射声波时，在其远场中声能空间分布的图象。
发射指向性因数和发射指向性指数
在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数称为发射指向性指数。
输入电功率、发射声功率和电声效率
（2）发射器介绍
（3）参数：
①发射换能器发送响应
②发射换能器指向性
③发射换能器电阻抗
④输入电功率、发射声功率和电声效率
①发射换能器发送响应：发送电压响应发送电流响应
发送功率响应
发射换能器在某指定方向上的自由场远场中离其声中心某参考距离处的声压和该参考距离的乘积与加到输入电端的电压的比值。
②发射换能器的指向性
④动态范围水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差。
水听器的过载声压级引起水听器过载的作用声压级。
水听器的等效噪声压级
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标
①水听器接收灵敏度水听器自由场电压灵敏度：
水听器在平面自由声场中输出端的开路电压与声场中放入水听器之前存在于水听器声中心位置处自由场声压的比值。
水听器声压灵敏度：水听器输出端的开路电压与作用于水听器接收面上的实际声压的比值。②水听器的指向性
低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进行校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度应优于±1.5dB。
指向性
一级：水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300，在选定方向（或主轴）±50的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。
其他技术要求
机械性能要求：
•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。
•水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。
•水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。
电学性能要求：
•对于不带前放的水听器，在电缆端测得的绝缘电阻应大于100MΩ（测试电压不小于100V）。
•高阻抗的敏感元件应有电屏蔽。
第2章水声换能器1.水听器2.水声发射换能器3.实验
1.水听器
(1)分类根据其用途和校准的准确度根据其使用材料
根据其用途和校准的准确度分为两级：
A.一级标准水听器建立水声声压基准，并通过它传递声学量单位。绝对法校准。
B.二级标准水听器（测量水听器）用作实验室中一般测试。比较法校准。
根据其使用材料可分为：a、压电式：b、动圈式（或电动式）c、磁致伸缩式d、光纤式
稳定性
时间稳定性：
每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。
温度稳定性：
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/ 0C。
在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。
静压稳定性：
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。
0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa
输入电功率是其功率源吸收的有用功率。
发射声功率是其在单位时间内向介质声场发射出的有效声能量。
电声效率是其输出声功率与输入总电功率的比值。
换能器的电声效率实际上也等于其机电效率与机声效率的乘积。
3.实验
目的原理方法数据处理
（1）换能器阻抗特性
（2）换能器阻抗特性曲线测量原理
（3）测量结果及分析
半功率带宽 机械品质因数
灵敏度
指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。
按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听器（以下同）：
一级：不低于-205dB(0dB re 1v /μPa)
二级：不低于-210dB（0dB re1v/μPa）
自由场灵敏度频率响应
自由场灵敏度频响相对于声压灵敏度在整个使用频率范围内，至少有三个十倍频程范围：
垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于150，在选定方向（或主轴）±20的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。
二级：
在使用的频率范围内，其水平指向性图与理想的全指向性图的偏差应小于±2dB。
动态范围
一级：
在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.2dB。
二级：
在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.5dB。
•连接电缆应不少于10m，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一般应连接前置放大器。
（5）使用与维护：
①合理选择水听器.
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。
④注意存放环境，用完后妥善保管。
⑤选用低分布电容电缆。
2.水声发射换能器
（1）分类
同水听器。
一级：其灵敏度的不均匀性小于±1.5dB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB。
二级：其灵敏度的不均匀性小于±2dB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB。
灵敏度校准及其准确度
低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应优于±0.7dB。
·指向性响应图
·指向性指数
·指向性因数水听器的指来自性图表示水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图。
指向性指数DI和指向性因数
对于水听器，其指向性因数代表定向接收器输出端的信噪比比无指向性接收器输出端的信噪比提高的倍数。
③水听器的电阻抗
在某频率下加于换能器电端的瞬时电压与所引起的瞬时电流的复数比。换能器电阻抗的倒数称为换能器的电导纳。
发射指向性图是表示它在自由场中辐射声波时，在其远场中声能空间分布的图象。
发射指向性因数和发射指向性指数
在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数称为发射指向性指数。
输入电功率、发射声功率和电声效率
（2）发射器介绍
（3）参数：
①发射换能器发送响应
②发射换能器指向性
③发射换能器电阻抗
④输入电功率、发射声功率和电声效率
①发射换能器发送响应：发送电压响应发送电流响应
发送功率响应
发射换能器在某指定方向上的自由场远场中离其声中心某参考距离处的声压和该参考距离的乘积与加到输入电端的电压的比值。
②发射换能器的指向性
④动态范围水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差。
水听器的过载声压级引起水听器过载的作用声压级。
水听器的等效噪声压级
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标